کاربرد نانو تکنولوژی در کاشت ایمپلنت

نانو تکنولوژی یکی از جدیدترین ابزارها در زمینه دندانپزشکی و کاشت ایمپلنت دندان است. در این مقاله قصد داریم به نقش نانو تکنولوژی در بهبود اسئواینتگریشن (جوش خوردن ایمپلنت با استخوان) و نیز روش ها و تکنیک های مختلف بپردازیم که بوسیله آنها می توان ویژگی نانو را روی سطح ایمپلنت اعمال نمود. با کاربرد نانو تکنولوژی، می توان ساختار سطح، انرژی سطح، زبری، و توپوگرافی ایمپلنت های دندانی را ارتقاء بخشید تا اسئواینتگریشن بهبود پیدا کند، علاوه بر این می تواند اتفاقاتی که روی سطح استخوان ایمپلنت رخ می‌دهند را تحت تأثیر قرار دهد. فعالیت های سلولی و واکنش های بافت که در سطح استخوان ایمپلنت رخ می دهند، می توانند با تغییرات در حد مقیاس های نانو، تغییر پیدا کنند و نتایج درمان بهتری در پی داشته باشند.

نانو تکنولوژی چیست؟

نانو تکنولوژی یا نانو تکنولوژی مولکولی تحت عنوان مهندسی مولکولی شناخته می شود. این دانش، کنترل ماده در سطح مقیاس نانو در ابعاد بین nm100 تا 1 است. با کاربرد نانو تکنولوژی در دندانپزشکی شاخه جدیدی در دندانپزشکی نانو در حال شکل گیری است. با ابداع نانو تکنولوژی، بسیاری از مواد و فرایندهای دندانپزشکی، از جمله ایمپلنت دندان را می توان به سطح جدیدی رساند. پس از چندین دهه مطالعه و تحقیق، طرح ها و مواد بهتری معرفی شده اند که موجب بالا رفتن میزان دوام و کاهش نرخ شکست ایمپلنت دندان شده اند. یکی از شایع ترین علل شکست ایمپلنت دندان عدم شکل گیری بافت استخوانی اطراف ایمپلنت دندان است. در این میان، ارتباط سطح ایمپلنت و بافت نقش حیاتی ایفا می کند. ورود نانو تکنولوژی فرصت های جدیدی برای دستکاری سطح ایمپلنت ها فراهم آورده است. دانشمندان بر این باورند که با اجزاء ماتریکس خارج سلولی (ECM) بافت طبیعی می توان ساختار ایمپلنت دندان را شبیه دندان های طبیعی در آورد. این اجزاء ECM در مقیاس نانومتر و با ابعاد خاص nm 10-100 هستند.

ساختار سطح ایمپلنت، انرژی سطح، زبری سطح، و توپوگرافی، چهار عاملی هستند که با ماده مرتبط هستند و می توانند روی پیوند استخوان ایمپلنت تأثیر بگذارند. سه نوع ساختار سطح وجود دارند، ماکرو، میکرو، و نانو. ساختار سطوح کنونی کنترل شده هستند، و در بهترین حالت، در سطح میکرون هستند، اما واکنش بافت اساساً با فرایندهایی کنترل شده در مقیاس نانو تعریف می شوند. مقطع طولی سطح در ابعاد نانو نقش مهمی در جذب پروتئین، چسبندگی سلول های استئوکلاست و در نتیجه روی میزان اسئواینتگریشن دارد. ایمپلنت های تیتانیومی که با کاربرد ساختارهای نانو تغییر داده شده اند منجر به بروز تمایزات اسئوژنیک می شوند و ممکن است موجب ارتقاء پیوند این نوع ایمپلنت ها با استخوان آلوئولار شوند. در نتیجه، برای بهبود ایمپلنت های دندانی فلزی کنونی، نیاز به استراتژی هایی داریم که در آنها باید در ایمپلنت تغییراتی ایجاد شود، خواه با روکش دندان سرامیکی جدید، یا با تغییر الگوی سطح ایمپلنت.

تغییر سطح ایمپلنت

تماس سطح ایمپلنت با خون به ویژگی های سطحی ماده ای بستگی دارد که ایمپلنت از آن ساخته شده است. این روند طی یک دسته فرایندهای پیچیده مانند جذب پروتئین و جابجایی اتفاق می افتد. برای انعقاد خون، یک سطح هیدروفیلیک بهتر از یک سطح هیدروفوبیک است. در نتیجه تولید کننده های ایمپلنت دندان اقدام به ساخت ایمپلنت هایی با سطوح هیدروفیلیک بالا و نیز زبر کرده اند که اسئواینتگریشن در آنها بهتر از نمونه های سنتی اتفاق می افتد. اسئواینتگریشن به عنوان تماس ساختاری و عملکردی مستقیم استخوان و ایمپلنت، تحت فشار شناخته می شود. اتفاقات بیولوژیکی که در نقطه تماس بافت ایمپلنت رخ می دهند تحت تأثیر شیمی، توپوگرافی، و میزان آب پذیری سطوح ایمپلنت های دندانی هستند. چالشی که وجود دارد، ایجاد سطوح جدیدی برای ایمپلنت ها است که منجر به افزایش نرخ موفقیت بالینی کاشت ایمپلنت های دندانی و نیز کاهش زمان بهبود بافت به منظور بارگذاری فوری ایمپلنت ها (قرار دادن روکش روی ایمپلنت) است، مخصوصاً در موقعیت هایی که زیبایی اهمیت دارد. از آلومینیوم، نانو کامپوزیت های زیرکونیا، و سرامیک های نانو کامپوزیت می توان برای ساخت مواد جدید ایمپلنت ها استفاده کرد. هر چند، ویژگی های مکانیکی منحصر بفرد بافت های دندانی را نمی توان با این مواد بوجود آورد. ترکیب جدیدی از مواد ارگانیک و غیر ارگانیک می تواند ابداع شود که شباهت زیادی به ویژگی های بافت های دندانی داشته باشد. کامپوزیت های ترکیبی ارگانیک/ غیر ارگانیک کنونی، در رابطه با عملکرد مکانیکی و کاهش کیفیت خود با مشکلاتی مواجه هستند. در نتیجه، استفاده از مواد کامپوزیتی مصنوعی به عنوان جایگزینی دائم برای استخوان تقریباً غیر ممکن است.

برای اعمال هیدروکسی آپاتیت و کلسیم فسفات (CaP) مربوطه، مواد معدنی استخوان، روی سطح استخوان، فناوری های پوشش دهی جدیدی ابداع شده اند. با این حال، گزارشات متناقض و بحث بر انگیزی در این زمینه وجود دارند که مدعی هستند پوشش دهی با HA چندان مفید نیست. از زمان کشف ترکیب بیوگلس (شیشه زیستی) اصل، علاقه زیادی به استفاده از آن در ساخت پوشش ها وجود داشته است. اما به دلیل وجود دامنه فشار حرارتی بالا و نیز واکنش پذیری بالا بین فلز و شیشه، تلاش برای پوشش دادن بیو اکتیو گلاس (شیشه زیست فعال) روی سطوح فلزی با شکست مواجه شد. تولید یک پوشش ایده آل تنها با یک تکنیک یا ماده کار دشواری است. ترکیبی از تکنیک ها و مواد برای ساخت لایه هایی لازم است که به درستی مراحل ارگانیک و غیر ارگانیک را با یکدیگر ادغام می کنند تا به ضخامتی در حد نانومتر برسند.

برای خلق ویژگی های نانو روی ایمپلنت های تیتانیومی CP و استفاده از نانو تکنولوژی از روش های مختلفی استفاده می شود، که عبارتند از:

• پوشش دهی با سرامیک
• مونتاژ تک لایه
• رویکردهای فیزیکی

• • اسپری کردن پلاسما
  • اسپاترینگ Sputtering
  • رسوب یونی

• روش های شیمیایی

• • اکسایش آندی (آندیزاسیون Anodization)
  • درمان اسیدی
  • درمان با آلکالی
  • ترکیبی از آندیزاسیون و اِچ کردن شیمیایی
  • درمان با هیدروژن پراکساید
  • درمان Sol-gel
  • رسوب بخارات شیمیایی
  • ترکیبی از رسوب بخارات شیمیایی و روش Sol-gel

• رسوب ذرات نانو

• • Sol-gel
  • رسوب کریستالی گسسته
  • تکنیک لیتوگرافی و contact printing